Mesurer la température de l`air Pour mesurer la

Mesurer la température de l’air
Pour mesurer la température de l’air, les scientifiques utilisent un thermomètre qui fonctionne
comme nos thermomètres même s’il ne leur ressemble pas. Ce thermomètre est aussi appelé
capteur thermique.
Quels sont les thermomètres qui ont été utilisés pendant la campagne NABOS 2006 pour
mesurer la température de l’air ?
Lors de la campagne NABOS 2006 le thermomètre utilisé par Erica Key et Peter
Minnett (Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science,University of Miami) était couplé à un anémomètre qui
mesurait la vitesse du vent et à une girouette qui permettait de déterminer la direction du vent.
Ces appareils faisaient partie d’une des stations météorologiques, localisée à l’avant du
bateau.
Le thermomètre de la station
météorologique.
Zoom sur la sonde à température
Station météorologique utilisée par Erica Key et Peter Minnett
(Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science,University of Miami)
Le capteur thermique de cette station météorologique était relié à un ordinateur qui
enregistrait les données toutes les trois minutes; cela a permis de tracer la courbe présentée un
peu plus loin.
Deux équipes russes ont également fait des relevés météorologiques. Elles étaient
équipées du même type de capteur thermique mais leur façon d’enregistrer les résultats était
différente.
Anémomètre
sonique 3D.
Sonde à
CO2.
Sonde thermomètre.
Sonde thermomètre.
Station météorologique utilisée par Irina Repina, Alexander Smirnov, Igor Buchnev
(A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics RAS)(Photo du laboratoire
•
L’équipe de Vasily Smolyanitsky, Alexander Petrov, et Tatiana Alexeeva (Arctic and
Antarctic Research Institute) a réalisé environ 164 relevés météorologiques sur la totalité de
la croisière. Cela correspond à un relevé toutes les 4 heures. Les mesures de ces
relevés étaient faites par lectures manuelles des résultats. Les données étaient ensuite
consignées dans un tableur.
L’équipe de Irina Repina, Alexander Smirnov, Igor Buchnev (A.M. Obukhov Institute of
Atmospheric Physics RAS) pouvait faire des relevés automatiques toutes les 10 minutes.
•
Comment sont exprimées les valeurs mesurées ?
L’unité du système international pour la température est le kelvin (K), mais en météorologie
on utilise le plus souvent le degrés Celsius(°C)
Le coin des physiciens : la différence entre kelvin et Celsius :
La température correspond à une grandeur physique qui caractérise une agitation
moléculaire.
Dans l’échelle de Kelvin le zéro (0K) correspond à un état où l’agitation des molécules
se ralentit et tend vers zéro. Par rapport à cette référence si les molécules ne sont pas au repos,
elles sont en agitation, les valeurs de température dans l’échelle de Kelvin ne peuvent donc
être que positives.
Ce qui différencie l’échelle de Celsius et de Kelvin c’est leur zéro, la valeur d’un
degré étant la même dans les deux échelles.
La correspondance entre les deux échelles est établie par la formule mathématique :
T Celcius = T Kelvin - 273,15
Compte tenu de cette formule on peut avoir des valeurs négatives dans l’échelle de
Celsius.
Un convertisseur en ligne pour passer du degrés Kelvin au degrés Celsius ou inversement :
http://www.astro.ulg.ac.be/~demoulin/units.htm
Pour aller plus loin :
En savoir plus sur la façon dont on a construit les échelles de températures :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Kelvin
Quels types de résultats ont été obtenus au cours de la campagne NABOS 2006 ?
Température de l’air du 23/08/06 au 14/09/06
Erika Key et Peter Minnett
Température °C
(Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science,University of Miami)
Jours année 2006
Ce graphique correspond à une courbe de température, comme celle que l’on peut établir à la
maison si on fait des relevés de température réguliers avec un thermomètre.
Mais ces mêmes résultats peuvent être représentés d’une autre façon :
Température de l’air le long du trajet de la campagne.
(23/08/06 au 14/09/06)
Erika Key et Peter Minnett
(Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science,University of Miami)
14/08/06
23 /08/06
Température en °C
Ici on a utilisé un code couleur pour chaque température : le bleu foncé correspond à une
température de –20°C, le rouge foncé à +10°C. Chaque température enregistrée a été reportée
sur la carte à l’endroit exact où elle a été mesurée. On peut ainsi visualiser les températures
tout au long du trajet. On introduit ainsi en plus du temps et de la température un nouvau
paramètre : la position géographique.
Une étude des variations de température à une échelle plus petite peut aussi être intéressante,
elle permet de voir des variations invisibles à plus grande échelle.
Température de l’air du 23/08/06 au 14/09/06
Erika Key et Peter Minnett
Température °C
(Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science,University of Miami)
Jours année 2006
Evolution de la température de l'air pendant la journée du 25
Août 2006 (Jour 237)
Température (°C)
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
Temps (minutes)
23:20
22:10
21:00
19:50
18:40
17:30
16:20
15:10
14:00
12:50
11:40
10:30
09:20
08:10
07:00
05:50
04:40
03:30
02:20
01:10
00:00
D’après les données de l’équipe russe d’ Irina Repina,
(A.M. Obukhov Institute of Atm ospheric Physics RAS)
L’outil informatique facilite grandement la tâche :
-
pour l’enregistrement : les mesures peuvent être faites toutes les trente secondes,
alors qu’un relevé manuel toutes les 4 heures a demandé un relais des personnes
responsables de ce travail même pendant la nuit.
-
pour le traitement des données : les variations les plus fines sont repérées.
L’ordinateur traite les données collectées en faisant des moyennes pour obtenir des
courbes à plus grande échelle.
Pourquoi travailler à des échelles multiples ou bien présenter les résultats de façon
différente ?
Ce sont les objectifs recherchés qui vont déterminer l’échelle de travail ou bien le mode
d’expression du résultat :
- un travail sur une journée permettra d’étudier les variations au cours d’une journée
ou bien entre jour et nuit,
- sur toute la durée du séjour, on aura des informations qui pourront compléter
d’autres observations faites à la même échelle. Cela permettra par exemple de
déterminer si la température influence le paramètre étudié.
- l’expression des températures sur une carte à un avantage certain par rapport à la
courbe dans le cas de cette campagne. Sur la carte on pourra relier les températures
à la position géographique ou à la mesure a été faite. On repère ainsi que c’est
globalement pour les latitudes les plus élevées que les températures ont été les plus
faibles au cours de la croisière.
Pour aller plus loin :
Pourquoi les participants à l’expédition avaient-ils l’impression d’avoir plus froid, à
température égale, les jours où il y avait du vent ?
http://www.astro.ulg.ac.be/~demoulin/froideur.htm